Мізілевська М. Г. Синтез, структура та електрохімічні властивості нанодисперсного композиту анатаз / брукіт

Робота присвячена встановленню загальних закономірностей впливу умов синтезу на структурні й морфологічні характеристики та фотокаталітичні властивості нанодисперсного діоксиду титану, а також апробації цього матеріалу в якості основи катодної композиції літієвих джерел струму. Оптимізовано та протестовано методику отримання нанодисперсного композиту анатаз / брукіт методом гідротермальної обробки, при цьому зроблено аналіз процесів нуклеації брукіту і анатазу під час синтезу. Запропоновано механізм нуклеації поліморфів діоксиду титану в присутності іонів Na+ при гідротермальній обробці продуктів гідролізу тетрабутоксиду титану. Встановлено, що морфологія й розмір частинок синтезованих матеріалів визначається величиною рН реакційного середовища та концентрацією іонів Na+ у міжшаровому просторі, сформованому пакетами [ТіО6]. Виявлено, що дефектність структури синтезованого діоксиду титану, пов'язана з модифікацією електронної структури нанокомпозитного матеріалу в результаті проявів розмірних ефектів на межі розділу фаз анатаз/брукіт, впливає на значення ширини забороненої зони. Встановлено, що виникнення непрямих дозволених оптичних переходів для фази брукіту збільшує ефективність генерації стабільних електронно-діркових пар, що зумовлює зростання фотокаталітичної активності матеріалу із збільшенням вмісту брукіту. Показано придатність синтезованих матеріалів до використання у якості конкурентоздатного фотокаталізатора. Уперше нанокомпозит анатаз / брукіт апробовано в якості основи катодної композиції літієвих джерел струму та застосовано терморозширений графіт в якості підкладки для нанесення катодної суміші при конструюванні ЛДС. Зафіксовано залежність величини питомої ємності від питомої площі поверхні основи катодного матеріалу. Побудовано модель роботи ЛДС з катодом на основі нанодисперсного композиту анатаз / брукіт, яка передбачає два етапи: адсорбцію літію на поверхні границі розділу катодний матеріал / електроліт в процесі розряду, що супроводжується перколяційною дифузією іонів Li+ по поверхневих позиціях та впровадження іонів Li+ в канали кристалічної структури матеріалу.